(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して位置し、セパレータ（４）により分離された一対の第１の複合体を有する第１の巻回素子（１０）と、
対向して位置し、前記セパレータ（４）により分離され、前記一対の第１の複合体の少なくとも一方と距離ｑにより巻軸の垂直方向に沿って形成された電子絶縁空間により分離された一対の第２の複合体を有する第２の巻回素子（２０）と、
対向して位置し、前記セパレータ（４）により分離され、前記一対の第２の複合体の少なくとも一方と距離ｑにより前記巻軸の垂直方向に沿って形成された電子絶縁空間により分離された一対の第３の複合体を有する第３の巻回素子（３０）と
を備え、
前記第１の巻回素子、第２の巻回素子、及び、前記第３の巻回素子は前記巻軸に沿って順に一緒に巻かれ、電気化学二重層を有するスーパーキャパシタであって、
前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）が、その全表面上で第１の導電蓋（５０）を通して電気的に接続し、
前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）が、導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を備える第２の導電蓋を通して電気的に接続し、前記導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、電気絶縁部分（６０）により相互に分離され、各導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）を直列に接続するために、前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）とそれぞれ電気的に接触することを特徴とするスーパーキャパシタ。
【請求項２】
前記スーパーキャパシタの複合体（３）が、前記第１の巻回素子（１０）及び前記第２の巻回素子（２０）に共通であることを特徴とする、請求項１に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項３】
前記電子絶縁空間が、誘電体絶縁材料を少なくとも１回巻いたもので形成されている補強材（４０）により形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項４】
前記距離ｑが、少なくとも１ｍｍに等しくなければならない、請求項３に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項５】
前記スーパーキャパシタが、前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）に共通であり、前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）間で補強材（４０）としての働きをする１つのセパレータ（４）を含むように、前記セパレータ（４）が連続していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項６】
前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の高さが、一定であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項７】
前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）が、異なる高さを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項８】
前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）が、その縦軸（Ｚ）に沿って相互に相対的にシフトしていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項９】
前記第１の導電蓋（５０）が、凹状の断面を有することを特徴とする、請求項１に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１０】
前記第１の導電蓋（５０）が、実質的に平面内を延在することを特徴とする、請求項１に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１１】
前記導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）のうちの１つ（Ｓ１）が、円盤状をしていて、前記他の導電部分（Ｓ２，Ｓ３）が、冠状をしていて、前記導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、冠状の電気絶縁部分（６０）により相互に分離されていることを特徴とする、請求項１に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１２】
前記第２の導電蓋が、１つの平面を延在することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のエネルギースーパーキャパシタ。
【請求項１３】
前記第２の導電蓋が、凹状の断面を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１４】
各導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、円盤部分の形をしていて、前記円盤部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、半径方向の電気絶縁部分（６０）により相互に分離されていることを特徴とする、請求項１に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１５】
前記スーパーキャパシタが、少なくとも２つの接続ストラップ（７０）を通して同じタイプの少なくとも１つの他のスーパーキャパシタに接続し、各接続ストラップ（７０）が、前記第２の導電蓋の円盤状の導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）とそれぞれ接触するための導電部分を備えることを特徴とする、請求項１４に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１６】
前記スーパーキャパシタが、少なくとも１つの電気絶縁部分により相互に絶縁されている少なくとも２つの導電部分を備える少なくとも１つの接続ストラップ（７０）を通して、同じタイプの他のスーパーキャパシタに電気的に接続し、前記導電部分が、前記第２の導電蓋の導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）とそれぞれ接触するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１４に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１７】
前記接続ストラップ（７０）が、平坦であることと、前記第２の導電蓋が、前記第２の導電蓋と前記接続ストラップ（７０）との間の接触面のところを延在する電気的絶縁領域（６０）を備え、前記電気的絶縁領域（６０）が、前記接続ストラップ（７０）の各導電部分が、前記第２の導電蓋の１つの導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）と電気的に接触するように位置することを特徴とする、請求項１６に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１８】
各導電部分が、前記接続ストラップ（７０）の端部（８０）に突出している接続素子を備え、各突出素子が、前記第２の導電蓋の各導電部分（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）と接触するためのものであることを特徴とする、請求項１６に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項１９】
前記補強材（４０）の高さが、前記第１の巻回素子（１０）の活物質の高さと、前記第１の巻回素子（１０）の全高との間であることを特徴とする、請求項３のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２０】
前記第１の複合体、前記第２の複合体及び前記第３の複合体の電極が、異なる長さを有することを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２１】
前記第１の複合体、前記第２の複合体及び前記第３の複合体の電極の厚さが異なることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２２】
前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の前記第１の複合体、前記第２の複合体及び前記第３の複合体の前記電極（１２，１３，２２，２３，３２，３３）が、異なる材料であることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２３】
前記巻軸に直交する前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の前記基体が、円形であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２４】
前記巻軸に直交する前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の前記基体が、六角形であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２５】
前記巻軸に直交する前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の前記基体が、三角形であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２６】
前記巻軸に直交する前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の前記基体が、八角形であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２７】
前記巻軸に直交する前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の前記基体が、矩形であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２８】
前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の角が突出していないことを特徴とする、請求項２３〜２７のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項２９】
前記巻軸に直交する前記第１の巻回素子（１０）、前記第２の巻回素子（２０）及び前記第３の巻回素子（３０）の前記基体が、楕円形であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタ。
【請求項３０】
請求項１〜２９のいずれか１項に記載の少なくとも１つのスーパーキャパシタが位置するケーシングを備えることを特徴とするモジュール。
【請求項３１】
少なくとも２つの電極と、ケーシング内に位置する巻回素子を形成するために順に一緒に巻かれている少なくとも１つのセパレータと、前記ケーシングを閉止するための導電蓋とを含む円筒状の巻回素子を含む少なくとも１つの標準スーパーキャパシタをさらに備え、前記標準スーパーキャパシタが、少なくとも１つの接続ストラップにより前記スーパーキャパシタに電気的に接続することを特徴とする、請求項３０に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーキャパシタ、すなわち、電気化学二重層を有するキャパシタ（又は「電気化学二重層キャパシタ」の頭字語であるＥＤＬＣ）の一般的な技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーキャパシタは、誘電体キャパシタ及びバッテリーの電力密度及び中間エネルギー密度の間のこれらの密度を入手することができるエネルギーを蓄えるための手段である。これらの放電時間は、通常、数秒程度である。
【０００３】
従来のスーパーキャパシタは、少なくとも２つの電極を備える円筒状の巻回素子（wound element）を備える。各電極は、カーボンブラック及びポリマーの（「活物質（active material）」とも呼ばれる）活性炭の混合物からできている。いわゆる押出し工程中に、導電性ペーストが、集電体（current collector）として使用されるアルミニウム集電体上に堆積される。両方の電極間の短絡を避けるために、両方の電極は多孔質セパレータにより分離されている。いわゆる含浸工程中に、スーパーキャパシタは、電解液により充填される。この電解液は、通常はアセトニトリルである溶媒内に溶解している塩からなる。この塩は、イオン（例えば、ＢＦ４−及びＴＥＡ＋など）と呼ばれる２つの荷電種に分けられる。
【０００４】
電極の厚さは、通常，１００μｍである。このイオンは、１μｍの１／１０００程度の大きさである。すなわち、電極の厚さの１／１００，０００程度の大きさである。活性炭（すなわち、活物質）は、空孔率の極めて高い材料である。
【０００５】
スーパーキャパシタの２つの電極間に直流発電機によりある電圧を印加すると、イオンは、活性炭の表面に非常に近い多孔質孔部内を移動する。活性炭の表面に位置するイオンの量が多ければ多いほど静電容量は大きくなる。
【０００６】
スーパーキャパシタ内に蓄えられるエネルギーの量は、両方の電極間に加えられる電圧及びスーパーキャパシタの全静電容量に依存する。
【０００７】
多くの研究が、スーパーキャパシタ内に大量のガスが発生するために、スーパーキャパシタの動作電圧が高ければ高いほど、寿命が短くなることを示している。
【０００８】
このガス発生は、電解液を形成している物質の分解によるものである。この分解は、スーパーキャパシタの電極間に加えられた電圧の作用である。
【０００９】
例えば、純粋なアセトニトリルの分解電圧は、５．９ボルトである。
【００１０】
現在、スーパーキャパシタの電極に加えられる基準電圧は２．７ボルトである（特に、当業者にスーパーキャパシタの電圧は、電解液をあまり劣化させないために制限すべきであると教示している引用文献１（ＷＯ  ９  ８１５  ９６２）を参照されたい）。
【００１１】
この欠点を改善するために、モジュールを形成するために、いくつかのスーパーキャパシタを相互に電気的に接続する方法は周知である。そうすることによりモジュールに印加する電圧を高くすることができる。
【００１２】
２つの隣接するスーパーキャパシタを電気的に接続するために、２つの蓋及び１つのストラップを備える接続手段が使用される。
【００１３】
各蓋は、例えば、半田付けにより他のスーパーキャパシタに電気的に接続するために、各スーパーキャパシタに蓋をかけることができる。
【００１４】
各蓋は、さらに、両方の隣接するスーパーキャパシタを電気的に接続するために、ストラップの貫通孔と接触することができる接続端末を備える。
【００１５】
しかし、このようなスーパーキャパシタは、いくつかの欠点を有する。
【００１６】
特に、１つのストラップ及び２つの蓋を通して電気的に接続している２つのスーパーキャパシタの容積及び質量はかなり大きなものである。
【００１７】
さらに、両方のスーパーキャパシタを接続するためのストラップ及び蓋の購入及び装着に関連する製造コストはかなりな額である。
【００１８】
また、２つの電気的に接続しているスーパーキャパシタの間の直列抵抗Ｒｓは、スーパーキャパシタ及び接続手段（ストラップ＋蓋＋半田）の抵抗を合計したものであり、かなり大きな抵抗である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】ＷＯ  ９  ８１５  ９６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の一般的な目的は、基準電圧で使用した場合に寿命が長くなるスーパーキャパシタを提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、ガスの発生量が少ないスーパーキャパシタを提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、何ら劣化を起こさないで、電圧を基準電圧より高く維持することができるスーパーキャパシタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この目的のために、少なくとも２つの電極と、両方の電極間の少なくとも１つのセパレータとを備えるスーパーキャパシタが提供される。電極及びセパレータは、巻回素子を形成するために順に一緒に巻かれる。スーパーキャパシタは、少なくとも１つの他の電極と、少なくとも１つの他のセパレータとをさらに備える。この他の電極及びセパレータは、少なくとも１つの連続した巻回素子を形成するために、巻回素子の周囲に順に一緒に巻かれる。これらの連続した巻回素子は、電子絶縁空間により分離される。
【００２４】
「複合体」という用語は、集電体及び少なくとも１つの電極の結合を意味する。この集電体及びこの電極は、共通の導電面を有する。
【００２５】
「連続した複合体」という用語は、（巻回素子を形成するために順に巻回される前）及び巻回中、幅ｄの電子絶縁空間により分離されている２つの同一平面上の複合体を意味する。
【００２６】
「共通複合体」という用語は、電子的に連続した複合体の任意の結合を意味する。
【００２７】
セパレータは、相互に対向している各複合体の電極を越えて延在するが、外部との接続として使用している複合体の集電体を越えて延在しない。
【００２８】
本発明によるモジュールの好適ではあるが本発明を制限するものではない態様は下記の通りである。
−スーパーキャパシタの電極は、２つの連続した巻回素子に共通なものである。
−スーパーキャパシタは、さらに、少なくとも１つの第２の他の電極を備え、この他の電極及びこの他のセパレータは、連続した巻回素子を形成するために、巻回素子の周囲に順に一緒に巻かれている。
−電子絶縁空間は、少なくとも１回巻かれた誘電体絶縁材料で形成されている補強材（reinforcement）により形成されている。
−電子絶縁空間は、第２の巻回素子の少なくとも１つの電極から第１の巻回素子の電極のうちの少なくとも１つを分離している距離ｑにより形成されている。
−この距離ｑは、少なくとも１ｍｍに等しいものでなければならない。
−スーパーキャパシタが、いくつかの巻回素子に共通であり、いくつかの巻回素子間で補強材としての働きをする１つのセパレータを含むように、セパレータは連続している。
−各巻回素子の高さは一定である。
−巻回素子は、異なる高さを有する。
−巻回素子は、それらの縦軸に沿って相互に相対的にシフトしている。
−巻回素子は、その表面全体を越えて第１の導電蓋を通して電気的に接続し、上記蓋は、巻回素子の基体面のうちの１つ上に位置する。
−第１の蓋は、凹状の断面を有する。
−第１の蓋は、グローバルに平面内を延在する。
−巻回素子は、その表面全体を越えて第２の導電蓋を通して電気的に接続している。上記蓋は、並列に巻回素子を接続するために、巻回素子の他方の基体面上に位置する。
−巻回素子は、導電部分を備える第２の導電蓋を通して電気的に接続している。導電部分は、電気絶縁部分により相互に分離されている。各導電部分は、それぞれ、直列に巻回素子を接続するために、巻回素子と電気的に接触している。
−導電部分の一方は、円盤状をしていて、他方の導電部分は、冠状をしている。導電部分は、冠状の電気絶縁部分により相互に分離されている。
−第２の蓋は、平面内全体を延在する。
−第２の蓋は、凹状の断面を有する。
−各導電部分は、円盤部分の形状をしていて、円盤部分は、半径方向の絶縁部分により相互に分離されている。
−スーパーキャパシタは、少なくとも２つの接続ストラップを通して、同じタイプの少なくとも１つの他のスーパーキャパシタに接続している。各接続ストラップは、蓋の円盤状の導電部分とそれぞれ接触するための導電部分を備える。
−スーパーキャパシタは、少なくとも１つの電気絶縁部分により相互に絶縁されている少なくとも２つの導電部分を備える少なくとも１つの接続ストラップを通して同じタイプの他のスーパーキャパシタに電気的に接続している。上記導電部分は、それぞれ蓋の１つの導電部分と接触するためのものである。
−接続ストラップは、実質的に平坦なものであり、蓋は、蓋とストラップとの間の接触面のところを延在する電気的絶縁領域を有する。電気的絶縁領域は、ストラップの各導電部分が蓋の１つの導電部分と電気的に接触するように位置している。
−各導電部分は、接続ストラップの端部に突出している接続素子を備える。各突出している素子は、蓋の各導電部分と接触するためのものである。
−補強材の高さは、第１の巻回素子の活物質の高さと上記第１の巻回素子の全高の間の高さである。
−巻回素子の電極は、異なる幅及び／又は長さを有する。
−巻回素子の電極の厚さは異なる。
−巻回素子の電極は異なる性質を有する。
−巻回軸に直交する巻回素子の基体は円形をしている。
−巻回軸に直交する巻回素子の基体は六角形をしている。
−巻回軸に直交する巻回素子の基体は三角形をしている。
−巻回軸に直交する巻回素子の基体は八角形をしている。
−巻回軸に直交する巻回素子の基体は矩形をしている。
−巻回素子の角は突出していない。
−巻回軸に直交する巻回素子の基体は楕円形をしている。
【００２９】
本発明は、また、すでに説明したように、少なくとも１つのスーパーキャパシタが位置するケーシングを備えるモジュールに関する。
【００３０】
有利には、モジュールは、図１１に示すように、本発明によるスーパーキャパシタ及び従来技術のスーパーキャパシタの両方を備えることができる。すなわち、モジュールは、本発明によるスーパーキャパシタと、少なくとも２つの電極、ケーシング内に位置する巻回素子を形成するために順に一緒に巻かれている少なくとも１つのセパレータ及びケーシングを閉止するための蓋を含む円筒状の巻回素子を備える標準スーパーキャパシタとをさらに備えることができる。この標準スーパーキャパシタは、少なくとも１つの接続ストラップにより本発明によるスーパーキャパシタに電気的に接続している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
単に例示としてのものに過ぎない、本発明を制限するためのものではない下記の説明を読めば、本発明の他の特徴、目的及び利点をより良く理解することができるだろう。この説明は添付の図面を参照しながら読まれたい。
【図１】ａは、本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。ｂは、本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。
【図２】本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。
【図３】本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。
【図４】本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。
【図５】本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。
【図６】本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。
【図７】本発明によるスーパーキャパシタの巻回素子の一実施形態である。
【図８】本発明によるスーパーキャパシタの蓋の一実施形態である。
【図９】本発明によるスーパーキャパシタの蓋の一実施形態である。
【図１０】本発明によるスーパーキャパシタの蓋の一実施形態である。
【図１１】本発明によるスーパーキャパシタの蓋の一実施形態である。
【図１２】本発明によるスーパーキャパシタの蓋の一実施形態である。
【図１３】本発明によるスーパーキャパシタの蓋の一実施形態である。
【図１４】隣接するスーパーキャパシタを接続するための接続ストラップの一実施形態である。
【図１５】隣接するスーパーキャパシタを接続するための接続ストラップの一実施形態である。
【図１６】隣接するスーパーキャパシタを接続するための接続ストラップの一実施形態である。
【図１７】従来技術のスーパーキャパシタである。
【図１８】巻回素子数に対するスーパーキャパシタの容積Ｖを示すグラフである。
【図１９】巻回素子数に対するスーパーキャパシタの容積Ｖを示すグラフである。
【図２０】巻回素子数に対するスーパーキャパシタの容積Ｖを示すグラフである。
【図２１】巻回素子数に対するスーパーキャパシタの質量ｍを示すグラフである。
【図２２】巻回素子数に対するスーパーキャパシタの質量ｍを示すグラフである。
【図２３】巻回素子数に対するスーパーキャパシタの質量ｍを示すグラフである。
【図２４】本発明によるスーパーキャパシタにより作ることができる一電気回路である。
【図２５】本発明によるスーパーキャパシタにより作ることができる一電気回路である。
【図２６】本発明によるスーパーキャパシタにより作ることができる一電気回路である。
【図２７】本発明によるスーパーキャパシタにより作ることができる一電気回路である。
【図２８】本発明によるスーパーキャパシタにより作ることができる一電気回路である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１〜図２３を参照して、本発明によるスーパーキャパシタの異なる実施形態について以下に説明する。これらの数枚の図面においては、スーパーキャパシタの等価素子には同じ参照番号が付けてある。
【００３３】
図１ａ及び図１ｂを参照すると、これらの図面は、スーパーキャパシタの第１の実施形態の横軸に沿って切断した断面図である。
【００３４】
スーパーキャパシタは、対向して位置していてセパレータ４により分離されている２つの複合体２、３を備える。
【００３５】
複合体２、３及びセパレータ４は、第１の巻回素子を形成するために順に一緒に巻かれている。
【００３６】
スーパーキャパシタは、また、複合体２、３の一方の複合体２と連続した他の複合体１及び他のセパレータ４も備える。他の電極及び他のセパレータは、少なくとも１つの第２の連続した巻回素子を形成するために、第１の巻回素子の周囲に順に一緒に巻かれている。
【００３７】
連続した複合体１、２は、スーパーキャパシタの縦軸に対して円周方向に沿って距離ｑだけ離れている。
【００３８】
有利には、連続した複合体１、２間の距離ｑは、連続した複合体１、２を相互に電気的に絶縁するのに十分な距離である。図１の実施形態の場合には、距離ｑは１ミリメートル以上である。
【００３９】
１ミリメートルという距離ｑは、実際に、両方の連続する複合体１、２間に発生する電界が、スーパーキャパシタの通常の使用状況で、電解液の分解の危険があるほど大きくなりすぎるのを防止するのに十分なものである。
【００４０】
両方の連続した複合体に対向して位置している複合体３は、いわゆる「共通複合体」である。
【００４１】
セパレータ４により、共通複合体３の連続した複合体１、２を電気的に絶縁することがきる。セパレータの一方は、共通複合体３と連続した複合体１、２との間に位置している。他方のセパレータ４は、共通複合体３の他方の面上に位置しているので、共通複合体３は、セパレータ４の間に位置している。
【００４２】
各複合体１、２、３は、集電体１１、２１、３１及び活物質からできている少なくとも１つの電極を備える。電極は、集電体１１、２１、３１と共通の導電面を有する。
【００４３】
図１ａ及び図１ｂの実施形態の場合には、各複合体１、２、３は、集電体１１、２１、３１のどちらかの側面上に２つの対向する電極１２、１３、２２、２３、３２、３３を備える。各電極１２、１３、２２、２３、３２、３３は、集電体１１、２１、３１の各面と共通の導電面を有する。
【００４４】
連続した共通複合体の方を向いている領域は、２つのスーパーキャパシタセルを形成していて、その静電容量は、そのそれぞれの各長さにより決まる。共通複合体３が連続しているので、両方のスーパーキャパシタセルを直列に配置することができる。
【００４５】
複合体１、２、３及びセパレータ４は、それぞれ、１つ又は複数の重畳シートからなる。
【００４６】
有利には、連続した複合体１、２、共通複合体３及びセパレータ４は、連続した第１の巻回素子及び第２の巻回素子を形成するために順に一緒に連続的に巻かれている。
【００４７】
提案した解決方法のコストは、すでに説明した従来技術のスーパーキャパシタのコストより安い。実際、２つのスーパーキャパシタセルを電気的に接続するためのストラップ、蓋及びチューブ（巻回素子のハウジングとして使用される）の数は、従来技術のいくつかのスーパーキャパシタの電気接続のために必要なストラップ、蓋及びチューブの数より少ない。
【００４８】
さらに、提案した上記解決方法を使用すれば、（従来技術のスーパーキャパシタを接続するために必要な蓋及びストラップの数と比較した場合、スーパーキャパシタセルを接続するために必要な蓋及びストラップの数を少なくすることにより）システムの直列抵抗Ｒｓを低減することができ、静電容量を最適化する一方で、単位容積当たりの許容可能なエネルギーを有意に増大することができる。
【００４９】
それ故、上記スーパーキャパシタを使用すれば、コンパクトな巻回構造を得ることができる。
−コンパクトな構造の全電流及び／又は電圧を増大するために、同じ供給電圧Ｕｎで動作している同じ静電容量Ｃ又は異なる静電容量Ｃ、Ｃ’のスーパーキャパシタセルを直列及び並列に電気的に接続することができる。
−ある用途（任意の電圧で動作している任意の静電容量のスーパーキャパシタセルの三角又は星形回路）における特定のバランス要件に適合する。
−同じ電圧Ｕｎで動作している同じ静電容量Ｃのスーパーキャパシタセルの集合体のエネルギー及び電力バルク及び質量密度を最適化することができる。
【００５０】
直列／並列の２つのスーパーキャパシタセルを接続するためのストラップ及び蓋を除去した場合の他の利点は下記の通りである。
−スーパーキャパシタの容積が低減する。
−直列に接続している従来技術の２つのスーパーキャパシタと比較した場合、質量が低減する。
−直列／並列に接続している２つのスーパーキャパシタの容積が低減する。図１に示すように、従来技術のスーパーキャパシタ（２つの複合体及び１つのセパレータを順に一緒に巻くことにより得られる）の容積は、（３つの複合体及び２つのセパレータを順に一緒に巻くことにより得られる）本発明によるスーパーキャパシタの容積の２倍になる。したがって、
−エネルギー及び電力バルク及び質量密度が増大する。
−従来技術（標準）のスーパーキャパシタの直列の結合と比較した場合、内部自由容積が狭くならない。
−巻線、浸漬、熱処理及び半田付けを１回でするために製造方法が簡単になるので、製造方法の観点（１つのスーパーキャパシタ内にｎ個のセル）から見て時間が短縮する。
【００５１】
図２を参照して、本発明によるスーパーキャパシタの他の実施形態について説明する。
【００５２】
図２のスーパーキャパシタは、３つではなく４つの複合体を備えているという点で図１のスーパーキャパシタとは異なる。
【００５３】
２つの第１の複合体２、３ａは、対向して位置する。両方の第１の複合体の一方２は、２つのセパレータ４の間に位置する。第１の２つの複合体２、３ａ及びセパレータ４は、第１の巻回素子を形成するために順に一緒に巻かれている。
【００５４】
２つの他の複合体１、３ｂは、第１の２つの複合体２，３ａに連続していて、スーパーキャパシタに対して円周方向に沿って距離ｑだけ（第１の２つの複合体から）離れている。
【００５５】
両方の複合体１、３ｂは、少なくとも１つの第２の連続した巻回素子を形成するために、複合体２、３ａからなる第１の巻回素子の周囲に順に一緒に巻かれている。
【００５６】
この実施形態の場合には、各巻回素子は、独立しているスーパーキャパシタを形成している。両方のそれにより形成されているスーパーキャパシタの直列又は並列の電気接続は、蓋５０により確実に行われる。この蓋については、以下にさらに詳細に説明する。
【００５７】
図３は、本発明によるスーパーキャパシタのいくつかの巻回素子１０、２０、３０を示す。連続した巻回素子１０、２０、３０は、軸Ｚと同軸になっている。これらの連続した巻回素子１０、２０、３０は、電子絶縁空間により分離されている。この電子絶縁空間により、巻回素子を相互に絶縁することができる。
【００５８】
他の実施形態の場合には、電子絶縁空間は、２つの連続した巻回素子を分離している距離ｑにより形成されている。有利には、この距離ｑは、２つの連続した巻回素子の間を電流が直接通過するのを防止するのに十分な距離である。例えば、距離ｑは、１ミリメートルより長くすることができる。
【００５９】
他の実施形態の場合には、電子絶縁空間は、少なくとも１回巻かれた誘電体絶縁材料で形成されている補強材４０により形成することができる。２つの連続した巻回素子を電気的に分離するための補強材を使用することにより、スーパーキャパシタの製造が容易になる。
【００６０】
有利には、補強材の高さは、第１の巻回素子の活物質の高さと上記第１の巻回素子の全高との間の高さである。
【００６１】
図４に示すように、セパレータ４は、スーパーキャパシタが、いくつかの巻回素子に共通であり、連続した巻回素子間で補強材としての働きをする１つのセパレータ４を含むように連続しているものであってもよい。
【００６２】
図３の実施形態の場合には、いくつかの巻回素子１０、２０、３０の高さは一定である。さらに、いくつかの巻回素子１０、２０、３０の基体は同一平面上にある。そのため、連続した巻回素子の巻回動作が容易になる。
【００６３】
図５の他の実施形態の場合には、連続した巻回素子１０、２０、３０は、異なる高さを有し、連続した巻回素子は、同一平面上の基体を有する。
【００６４】
さらに他の実施形態の場合には、連続した巻回素子１０、２０、３０は、高さは同じであるが、その基体は、その縦軸に沿って相互に相対的にシフトしている。図６及び図７は、このような実施形態を示す。
【００６５】
図６の実施形態の場合には、連続した巻回素子１０、２０、３０は、相互に嵌め込まれている。すなわち、連続した巻回素子は同軸になっていて、中央の巻回素子１０の周囲に積み重なっている。
【００６６】
図７の実施形態の場合には、連続した巻回素子１０、２０、３０は、相互に相対的にシフトしているので、これらの基体は、縦断面に沿って一組の凹部を形成している。
【００６７】
スーパーキャパシタの連続した巻回素子は、一緒に接続するためのものか、蓋５０及び／又はストラップにより他の隣接するスーパーキャパシタの巻回素子に接続するためのものである。
【００６８】
異なるタイプの蓋５０について以下にさらに詳細に説明する。これらの蓋は、スーパーキャパシタの巻回素子又はいくつかの隣接するスーパーキャパシタの巻回素子を一緒に接続するために使用することができる。
【００６９】
図８を参照して、同じスーパーキャパシタの２つの巻回素子を電気的に接続することができる蓋５０の第１の実施形態について説明する。蓋５０は、凹状の断面を有する。
【００７０】
この第１の蓋の実施形態５０は、スーパーキャパシタに蓋をするためのものである。その巻回素子は、相互にシフトしている基体を有する。相互に相対的にシフトしていない同じ高さの巻回素子を電気的に接続するために（図５に示すように）、実質的に平面内を延在する蓋５０が使用される。
【００７１】
有利には、蓋５０は、その全表面が導電性になっていて、スーパーキャパシタの連続した巻回素子を、これらの巻回素子に対する共通端子を形成するように電気的に接触させて設置することができる。
【００７２】
スーパーキャパシタの他の面は、スーパーキャパシタの連続した巻回素子を並列に電気的に接続するために、その全表面上で導電蓋５０で蓋をすることがきる。
【００７３】
スーパーキャパシタの他の面も、導電部分を備える蓋５０で蓋をすることができる。この導電部分は、電気絶縁部分により相互に分離されている。各導電部分は、巻回素子を直列に接続するためにそれぞれ巻回素子と電気的に接触している。
【００７４】
図９及び図１０は、それぞれが、巻回素子のうちの１つと電気的に接触するためのものである導電部分を備える蓋の実施形態を示す。
【００７５】
図９の実施形態の場合には、蓋は、２つの導電部分を備える。第１の導電部分Ｓ１は、円盤状をしている。第２の導電部分Ｓ２は、冠状をしている。導電部分Ｓ１、Ｓ２は、冠状の絶縁部分６０により相互に分離されている。この蓋５０は、２つの連続した巻回素子を備えるスーパーキャパシタに蓋をするためのものである。第１の導電部分Ｓ１は、スーパーキャパシタの中央の巻回素子１０に電気的に接続している。第２の導電部分Ｓ２は、スーパーキャパシタの周辺巻回素子２０に電気的に接続している。
【００７６】
図１０の実施形態の場合には、蓋５０は、３つの導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を備える。導電部分のうちの１つＳ１は、円盤状をしている。他の導電部分Ｓ２、Ｓ３は冠状をしている。導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、冠状の電気的絶縁部分６０により相互に分離されている。導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、各巻回素子１０、２０、３０に電気的に接続している。この蓋５０は、３つの連続した巻回素子を備えるスーパーキャパシタに蓋をするためのものである。
【００７７】
もちろん、蓋５０は、４つ以上の導電部分を備えることができる。導電部分の数は、スーパーキャパシタの巻回素子数により異なる。
【００７８】
用途により、蓋５０は、図１１に示すように、実質的に平面内を延在することもできるし、又は凹状の断面を有することもできる。
【００７９】
さらに、導電部分は、他の形をとることもできる。図１２及び図１３は、蓋５０を示す。この場合、導電部分は、それぞれ、円盤状をしている。円盤部分は、半径方向の絶縁部分により相互に分離されている。
【００８０】
図１２の実施形態の場合には、蓋５０は、半円盤の形状をしている２つの導電部分Ｓ１、Ｓ２を備える。各部分Ｓ１（別々にＳ２）は、各部分Ｓ１（別々にＳ２）の領域Ｚ１（別々にＺ２）内でスーパーキャパシタの各巻回素子１０（別々に２０）に電気的に接続するためのものである。この蓋５０は、２つの巻回素子を備えるスーパーキャパシタに蓋をするためのものである。
【００８１】
図１３の実施形態の場合には、蓋５０は、円盤の第３の形をしている３つの導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を備える。各部分Ｓ１（別々にＳ２及びＳ３）は、半田Ｚ１（別々にＺ２及びＺ３）のところでスーパーキャパシタの各巻回素子１０（別々に２０及び３０）に電気的に接続している。この蓋５０は、３つの巻回素子１０、２０、３０を備えるスーパーキャパシタに蓋をするためのものである。
【００８２】
スーパーキャパシタに、図９〜図１３ですでに説明した蓋５０のうちの１つで蓋をすると、スーパーキャパシタを、導電性接続ストラップを用いて隣接するスーパーキャパシタに接続することができる。
【００８３】
図１４を参照して、例示としての接続ストラップ７０について説明する。各接続ストラップ７０は、図１３で説明した蓋５０の円盤状の導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とそれぞれ接触するための導電部分を備える。
【００８４】
より詳細には、各ストラップ７０は、実質的に平坦な形をしている。接続ストラップ７０の本体は、矩形をしている。ストラップの端部８０は三角形をしている。これら端部８０のサイズ及び形状は、蓋５０の２つの導電部分を分離している絶縁部分をカバーしないで、蓋５０の各導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と十分に接触できるようになっている。それ故、接続ストラップ７０は、相互に絶縁されている。ストラップ７０間の接触を避けることによって、ストラップ７０の電気的な絶縁を確実に行うことができるので短絡を避けることができる。
【００８５】
図１５を参照して、別の接続ストラップ７０について説明する。この接続ストラップ７０は、図９及び図１０で説明したタイプの２つのスーパーキャパシタを電気的に接続する。
【００８６】
接続ストラップ７０は、１つ（又はそれ以上）の電気絶縁部分により相互に（それぞれ、一方が他方から）絶縁されている２つ（又はそれ以上）の導電部分を備える。各導電部分は、それぞれ、蓋５０の導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と接触するためのものである。各導電部分は、接続ストラップ７０の端部８０に突出している接続素子９０を備える。突出しているこれら各素子は、蓋５０の各導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と接触するためのものである。
【００８７】
図１６を参照して、接続ストラップ７０及び蓋の他の実施形態について説明する。この接続ストラップ７０及びこの蓋は、それぞれが３つの巻回素子を備える２つのスーパーキャパシタを接続することができる。もちろん、この蓋及びこのストラップは、スーパーキャパシタが４つ以上の巻回素子を備えている場合には、４つ以上の導電部分を備えることができる。
【００８８】
接続ストラップ７０は、実質的に平坦な形をしている。この蓋は、接触面において蓋とストラップとの間を延在する電気的絶縁領域を備える。これらの電気的絶縁領域は、ストラップの各導電部分が蓋の１つの導電部分と電気的に接触するように位置している。これによって、それにより接続しているスーパーキャパシタの巻回素子を２つずつ電気的に接続することができる。
【００８９】
有利には、スーパーキャパシタは、非対称なものであってもよい。すなわち、異なる複合体の電極は、長さ及び／又は厚さ及び／又はそれを作っている材料の性質が異なるものであってもよい。
【００９０】
非対称のスーパーキャパシタを使用することにより、最適化を行うことができる。
−一方では、スーパーキャパシタの静電容量を最適化することができる。
−他方では、各電極の電位をより良く制御することができるので、スーパーキャパシタの経時変化を最適化することができる。
【００９１】
例えば、各巻回素子の正及び負の電極が異なる容積を有するように、巻回素子の電極の厚さを変えることにより、スーパーキャパシタを非対称にすることができる。
【００９２】
また、巻回素子の電極の厚さ及び／又は長さを変化させることにより、スーパーキャパシタを非対称にすることができる。
【００９３】
巻回素子の電極の構成要素の性質を変化することにより非対称にすることもできる。例えば、ある実施形態の場合には、巻回素子の電極は同じ厚さであるが、異なるファラデー密度とするために異なる材料からできている。
【００９４】
スーパーキャパシタは、異なる形状を有することができる。例えば、スーパーキャパシタは、円筒状のものであってもよい。
【００９５】
スーパーキャパシタは、また、巻回軸に直交する六角形又は三角形又は八角形又は矩形又はさらに楕円の形をとることができる。これにより、無駄な容積ができるのは２つの隣接するスーパーキャパシタの間だけとすることができる。巻回素子の角は、突出していなくてもよい。
【００９６】
共巻きされたシステム上の容積が増大することを示すことができる一般的な場合
すでに説明したように、本発明によるスーパーキャパシタは、従来技術のモジュールと比較した場合、２つのスーパーキャパシタの直列又は並列の電気接続に関連する容積を低減することができる。
【００９７】
図１７は、従来技術のこのようなモジュールを示す。このモジュールは、２つのスーパーキャパシタ１２０を備える。各スーパーキャパシタ１２０は、２つの電極及び１つのセパレータを備える円筒状の巻回素子を備える。電極の一部１９０は、外側に突出している。スーパーキャパシタは、接続ストラップ１７０及び蓋１８０により直列に接続している。各蓋１８０は、外側に突出している電極部分１９０のところで各スーパーキャパシタ１２０と電気的に接続するように、各スーパーキャパシタ１２０に蓋をする。各蓋１８０は、両方のスーパーキャパシタ１２０を直列に電気的に接続するために、半田付けによりストラップ７０と接触している。
【００９８】
従来技術のモジュールと比較した場合、本発明によるスーパーキャパシタの容積が増大することを示すために、下記のパラメータが必要である。
Ｃ：得られる静電容量（Ｆ）
ξ：ファラデー密度（Ｆ／ｃｍ３）
ｈ：活性化した高さ（ｃｍ）
Ｈ：全高（ｃｍ）
ｅ：巻回したセパレータ／電極／集電体／電極／セパレータ／電極／集電体／電極の厚さ（ｃｍ）
φｉｎｔ：その周囲で巻回が始まる内径（φｉｎｔ＞０）（ｃｍ）
【００９９】
出力データは、下記の通りである。
ｋ：巻数
φｅｘｔ：巻数ｋ回の静電容量Ｃの巻回の外径（ｃｍ）
Ｃｎ：ｎ個の並列の入れ子状の巻回の静電容量（Ｆ）
φｅｘｔ  ｎ：キャパシタＣｎの外径（ｃｍ）
Ｖｎ：値ＣｎのＮ個の入れ子状のキャパシタの容積（ｃｍ３）
Ｖ：並列の値Ｃのｎ個のキャパシタの容積（ｃｍ３）
【０１００】
【数１】
0005653222.tif 000002
【０１０１】
すでに確立されている式の数値適用：
下記の数値の例の場合、各巻回の静電容量の値は同じであると仮定するが、このことは、実際には、大きな直径の巻回は、小さな直径の巻回より厚さが薄いことを意味する。各キャパシタの巻回の長さは同じである。
【０１０２】
数値例１
Ｃ＝６００Ｆ    ξ＝３０Ｆ／ｃｍ３    ｈ＝８ｃｍ    Ｈ＝１０ｃｍ
ｅ＝０．０５ｃｍ    φｉｎｔ＝２．５ｃｍ
【０１０３】
図１８は、モジュールとして結合されているｎ個の巻回素子の容積Ｖ、及びｎ個の共巻きされた素子Ｖｎを含む本発明による１つのスーパーキャパシタの等価を示す。この容積は、ｃｍ３により表される（左側の縦座標）。％ΔＶは、共巻きされた素子と結合された素子との間の百分率による増大を示す（右側の縦座標軸）。
【０１０４】
数値例２
Ｃ＝２６００Ｆ    ξ＝３０Ｆ／ｃｍ３    ｈ＝８ｃｍ    Ｈ＝１０ｃｍ
ｅ＝０．０５ｃｍ    φｉｎｔ＝２．５ｃｍ
【０１０５】
図１９は、モジュールとして結合されたｎ個の巻回素子の容積Ｖ、及びｎ個の共巻きされた素子Ｖｎを含む本発明による１つのスーパーキャパシタの等価を示す。この容積は、ｃｍ３により表される（左側の縦座標）。％ΔＶは、共巻きされた素子と結合された素子との間の百分率による増大を示す（右側の縦座標軸）。
【０１０６】
数値例３
Ｃ＝５０００Ｆ    ξ＝３０Ｆ／ｃｍ３    ｈ＝８ｃｍ    Ｈ＝１０ｃｍ
ｅ＝０．０５ｃｍ    φｉｎｔ＝２．５ｃｍ
【０１０７】
図２０は、モジュールとして結合されたｎ個の巻回素子の容積Ｖ、及びｎ個の共巻きされた素子Ｖｎを含む本発明による１つのスーパーキャパシタの等価を示す。この容積は、ｃｍ３により表される（左側の縦座標）。％ΔＶは、共巻きされた素子と結合された素子との間の百分率による増大を示す（右側の縦座標軸）。
【０１０８】
結果：
図１８、図１９、図２０は、使用した共巻きされた素子数及び初期静電容量とは関係なく、容積が増大することを示す。
【０１０９】
共巻きされたシステム上の質量の増大を示すことができる一般的な場合
すでに説明したように、本発明によるスーパーキャパシタを使用した場合、従来技術のモジュールと比較して、２つのスーパーキャパシタの直列又は並列の電気接続に関連する質量を低減することができる。
【０１１０】
従来技術のモジュールと比較した場合の本発明によるスーパーキャパシタの質量の増大を示すために、下記のパラメータが必要になる。
ｅｃ：蓋の厚さ（ｃｍ）
ｅｔ：チューブの厚さ（ｃｍ）
ｍｕｃ：キャパシタＣの質量（ｇ）
ｄ：チューブ及び蓋の材料の比重（ｇ／ｃｍ３）
出力データは下記の通りである。
ｍｃｃ：値Ｃのキャパシタの蓋の質量（ｇ）
ｍｔｃ：値Ｃのキャパシタのチューブの質量（ｇ）
ｍ：並列の値Ｃのｎ個のキャパシタの全質量（ｇ）
ｍｎ：値Ｃｎのｎ個の入れ子状のキャパシタの全質量（ｇ）
【０１１１】
【数２】
0005653222.tif 000003
【０１１２】
すでに確立されている式の数値適用：
ｅｃ＝０．４ｃｍ    ｅｔ：０．０５ｃｍ
ｄ（アルミニウムの比重）＝２．７ｇ／ｃｍ３
ｍｕ６００Ｆ＝７５ｇ    ｍｕ２６００Ｆ＝３２５ｇ
【０１１３】
数値例１
ｅｃ＝０．４ｃｍ    ｅｔ：０．０５ｃｍ
ｄ（アルミニウムの比重）＝２．７ｇ／ｃｍ３
ｍｕ６００Ｆ＝７５ｇ
【０１１４】
図２１は、モジュールとして結合されたｎ個の巻回素子の質量ｍ、及びｎ個の共巻きされた素子ｍｎを含む本発明による１つのスーパーキャパシタの等価を示す。この質量は、グラムにより表される（左側の縦座標）。％Δｍは、共巻きされた素子と結合された素子との間の質量の百分率による増大を示す（右側の縦座標軸）。
【０１１５】
数値例２
ｅｃ＝０．４ｃｍ    ｅｔ：０．０５ｃｍ
ｄ（アルミニウムの比重）＝２．７ｇ／ｃｍ３
ｍｕ２６００Ｆ＝３２５ｇ
【０１１６】
図２２は、モジュールとして結合されたｎ個の巻回素子の質量ｍ、及びｎ個の共巻きされた素子ｍｎを含む本発明による１つのスーパーキャパシタの等価を示す。この質量は、グラムにより表される（左側の縦座標）。％Δｍは、共巻きされた素子と結合された素子との間の質量の百分率による増大を示す（右側の縦座標軸）。
【０１１７】
数値例３
ｅｃ＝０．４ｃｍ    ｅｔ：０．０５ｃｍ
ｄ（アルミニウムの比重）＝２．７ｇ／ｃｍ３
ｍｕ５０００Ｆ＝６５０ｇ
【０１１８】
図２３は、モジュールとして結合されたｎ個の素子の質量ｍ、及びｎ個の共巻きされた素子ｍｎを含む本発明による１つのスーパーキャパシタの等価を示す。この質量は、グラムにより表される（左側の縦座標）。％Δｍは、共巻きされた素子と結合された素子との間の質量の百分率による増大を示す（右側の縦座標軸）。
【０１１９】
結果：
図２１、図２２、図２３は、使用した共巻きされた素子数及び初期静電容量とは関係なく質量が増大することを示す。この質量の増大は、質量の点で増大した質量をさらに増大する追加の素子接続技術（接続ストラップ、蓋等）による以降の質量の増大を考慮に入れていない。
【０１２０】
結論：
共巻きされた素子数とは関係なく、従来技術によるいくつかの巻回素子の直列又は並列集合体の場合には、質量及び容積が相対的に同時に増大する。
【０１２１】
したがって、この新規なシステムを使用すれば、かさエネルギー密度及び質量エネルギー密度が有意に増大する。
【０１２２】
いくつかの説明のための図に示すように、各電極の質量、コーティングの厚さ、集電体の厚さ、炭素のタイプ及び全体の幅が異なる場合があることを明記しておくことは重要なことである。
【０１２３】
上記例の中では、最も簡単な場合を取り上げたが、これらの場合は容易に何回も増設することができる。配置のタイプとは関係なく、有利な方法で質量及び容積の増大に焦点を当てている。このような増大は、図８で説明したタイプの配置により、電圧の場合も行うことができる。
【０１２４】
各電極は、それにより形成された静電容量の活物質の量を２倍にするために、及び集合体のバルク静電容量を非常に大きく増大するために、したがって、許容可能なエネルギーを最大にするために、特定の集電体に対して相対的に対称にすることができる（最も簡単で一般的な場合）。非対称の場合も触れないでおくことはできない。
−同じ素子内に異なる静電容量を有する巻線の場合。
−いくつかの活物質の場合（例えば、異なる炭素の多孔性）。
−距離ｄだけ離れている少なくとも２つの並置複合体（juxtaposed complex）を備え、少なくとも一方の共通の複合体が、両方の並置複合体に対向していて、少なくとも１つのセパレータにより後者から離れていて、本出願の目的である多重コイルシステムを有する巻回素子（別の特許出願の目的である）を形成するためにセパレータ及び複合体が順に一緒に巻かれたような多重トラックの共巻きされた巻線、すなわち、スーパーキャパシタの組合せ。
【０１２５】
図２４〜図２８は、本発明によるスーパーキャパシタにより達成することができる回路のいくつかの例を示す。
【０１２６】
図２４は、例示としての回路である。この回路においては、いくつかの導電及び絶縁領域、いくつかの巻回素子の直列の電気接続を備える特定のタイプの蓋により直列に接続している連続した巻回素子１０、２０、３０（それぞれがスーパーキャパシタを形成している）を入手することができる。
【０１２７】
図２５は、他の例示としての回路である。この回路においては、第１のスーパーキャパシタの各巻回素子１０、２０、３０が、他のスーパーキャパシタの巻回素子１０’、２０’，３０’と直列に接続している。第１のスーパーキャパシタのいくつかの巻回素子は、並列に接続している。
【０１２８】
より詳細には、各スーパーキャパシタの基体は、電気絶縁部分６０（冠状）により相互に分離されている、３つの導電部分Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（Ｓ１は、円盤状であり、Ｓ２及びＳ３は冠状である）を備える（図１０に示すタイプの）蓋により蓋をされる。次に、両方のスーパーキャパシタは、下記のように積み重ねられる。
−第１のスーパーキャパシタの中央の巻回素子１０は、第２のスーパーキャパシタの中央の巻回素子１０’と直列に接続している。
−第１のスーパーキャパシタの周辺の巻回素子３０は、第２のスーパーキャパシタの周辺の巻回素子３０’と直列に接続している。
−第１のスーパーキャパシタの中間の巻回素子２０は、第２のスーパーキャパシタの中間の巻回素子２０’と直列に接続している。
【０１２９】
この回路の利点は、接続ストラップを使用しなくても両方のスーパーキャパシタを電気的に接続することができることである。はっきり分かることは、２つの隣接するスーパーキャパシタを電気的に接続すれば、図２６に示すように、特殊な接続ストラップ（図１６に示す接続ストラップなど）により同じ回路を形成することができるということである。
【０１３０】
図２７は、スーパーキャパシタの連続した巻回素子が、星形回路を形成するように接続しているある実施形態を示す。
【０１３１】
より詳細には、スーパーキャパシタの下部基体はその全表面を導電蓋で蓋をされ、スーパーキャパシタの上部基体は、スーパーキャパシタの各巻回素子に接続している３つの円盤部分を備える図１３に示すタイプの蓋により蓋をされる。図１４で説明したタイプの接続ストラップが、スーパーキャパシタの巻回素子を他の隣接するスーパーキャパシタの巻回素子と接続するために使用される。
【０１３２】
最後に、図２８は、２つのスーパーキャパシタが直列に電気的に接続している例示としての回路を示す。各スーパーキャパシタの巻回素子は並列に接続している。
【０１３３】
より詳細には、各スーパーキャパシタの基体は、その全表面を導電蓋で蓋をされ、その全表面上で導電性接続ストラップにより接続している。
【０１３４】
したがって、本発明によるスーパーキャパシタを使用すれば、従来技術のスーパーキャパシタよりもより遥かに人間工学的に多数の電気回路を形成することができる。
【０１３５】
本明細書に記載する新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、上記スーパーキャパシタに多くの修正を行うことができることを理解することができるだろう。
【０１３６】
したがって、このタイプのすべての修正は、添付の特許請求の範囲に記載するスーパーキャパシタの範囲内に含まれる。
【０１３７】
このタイプの素子設計は、また任意の性質（リチウムイオン、リチウムポリマー、ニッケル−カドミウム、ニッケル−ＭＨ）のバッテリー又はバッテリーセル、又はさらに燃料電池すべてにも使用することができる。
【０１３８】
本発明によるスーパーキャパシタは多くの利点を有する。
−本発明によるスーパーキャパシタは、２つの標準スーパーキャパシタのものと同じバルクエネルギーを有しているので、印加する電圧はもっと低くてもよく、したがって、ガスの発生を非常に大幅に抑えることができ、したがって、非常に有利な方法で寿命を延ばすことができる。
−本発明によるスーパーキャパシタの内部容積を、２つの結合されたスーパーキャパシタの内部容積よりも、回路当たり有利に増大することができる。この場合、寿命も延びる。
【０１３９】
最後に、相互に接続している複数のスーパーキャパシタを備えるモジュールの場合には、モジュールの直列抵抗の少なくとも半分は、コイルと蓋の間の接続抵抗である。本発明による複数のスーパーキャパシタを備えるモジュールの場合には、複数の標準スーパーキャパシタを備えるモジュールと比較した場合、蓋とコイル間に必要な接合体（junction）の数が少なくて済むので、モジュールの直列抵抗が大幅に低減する。
【図１】
0005653222.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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